ประกาศผล:

ในฐานะผู้บุกเบิกการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการแสดงภาพอัลตราซาวนด์แบบแทรกแซง เราได้อธิบายอย่างเป็นระบบว่าการออกแบบเสียงของเข็มสะท้อนสามารถแก้ไขปัญหา "ความสับสนในช่องว่าง" ในอัลตราซาวนด์{0}}ขั้นตอนการเจาะด้วยคำแนะนำได้อย่างสมบูรณ์อย่างไร ด้วยการจำลองเสียงสามมิติ-และการปรับโครงสร้างจุลภาคบนพื้นผิวของเข็มให้เหมาะสม เราไม่เพียงแต่สามารถแสดงค่าคอนทราสต์ของตัวเข็มได้สูง- แต่ยังปรับปรุงความแตกต่างของปลายเข็มและแกนยาวของตัวเข็มด้วยนวัตกรรมใหม่อีกด้วย เทคโนโลยี "การเพิ่มประสิทธิภาพโซนคู่-" ของเราทำให้ปลายเข็มแสดงสัญลักษณ์ "หางดาวหาง" หรือ "ไฮไลท์" อันเป็นเอกลักษณ์ และตัวเข็มแสดงสัญญาณ "เสาไฟ" ที่สว่างอย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถรับรู้-ตำแหน่งเชิงพื้นที่สามมิติ มุมที่สอด และความลึกของตัวเข็มในภาพสามมิติ-ได้อย่างชัดเจนและสมจริง ส่งผลให้การเจาะทะลุจาก "การลองผิดลองถูกตามสัญชาตญาณ" เป็น "การนำทางด้วยภาพที่แม่นยำ"

จุดปวดของการวิจัยและพัฒนา:

ความท้าทายหลักของการเจาะด้วยอัลตราซาวนด์-อยู่ที่การทำแผนที่การดำเนินการเชิงพื้นที่สามมิติ-ลงบนภาพสอง- เข็มแบบเดิมแสดงภาพที่ไม่ชัดเจน ส่งผลให้ข้อมูลสำคัญสองประการสูญหาย:

ตำแหน่งปลายเข็มไม่ชัดเจน:ปลายเข็มเป็นจุดสำคัญของการผ่าตัด แต่เสียงสะท้อนมักจะผสมกับตัวเข็มหรือจมอยู่ในพื้นหลังของเนื้อเยื่อ ทำให้ผู้ปฏิบัติงานไม่สามารถยืนยันได้ว่าปลายเข็มไปถึงจุดเป้าหมายอย่างแม่นยำหรือไม่ (เช่น ศูนย์กลางของซีสต์หรือข้างเส้นประสาท) ซึ่งนำไปสู่การเจาะมากเกินไปหรือไม่เพียงพอได้อย่างง่ายดาย

การสับสนในแนวแกนของตัวเข็ม:เมื่อมุมระหว่างตัวเข็มและลำแสงอัลตราซาวนด์มีขนาดเล็ก (เช่น เมื่อเส้นทางการเจาะเกือบขนานกับลำแสงเสียง) เสียงสะท้อนของตัวเข็มจะอ่อนแอมากหรือหายไปด้วยซ้ำ ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสูญเสียความสามารถในการตัดสินทิศทางของเส้นทางของเข็มอย่างสมบูรณ์ และสามารถปรับได้เพียงสุ่มสี่สุ่มห้าเท่านั้น สิ่งนี้นำไปสู่การพยายามเจาะโดยไม่จำเป็นจำนวนมาก เนื้อเยื่อเสียหาย และเวลาการผ่าตัดที่ยาวนานขึ้น และก่อให้เกิดความเสี่ยงที่สูงมากเมื่อต้องผ่าตัดใกล้กับหลอดเลือดและเส้นประสาทที่สำคัญ

นวัตกรรมเทคโนโลยีหลัก:

นวัตกรรมของเราอยู่ที่การออกแบบโครงสร้างเสียงที่แตกต่างสำหรับ "ปลายเข็ม" และ "ตัวเข็ม" ซึ่งบรรลุผลการปรับปรุงข้อมูล:

"เลนส์อะคูสติก" ที่ส่วนปลายและโครงสร้างไมโคร-สัน:เราได้ออกแบบโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวแบบพิเศษในพื้นผิวเอียงของส่วนปลายและพื้นที่ด้านหลัง โดยห่างออกไปประมาณ 2-3 มม. แนวทางหนึ่งคือการสร้างชุดอาร์เรย์แนวริดจ์ขนาด-ไมโครเมตร-ที่มีความลึกและระยะห่างที่คำนวณได้อย่างแม่นยำ สันเขาเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนเสียงขนาดเล็ก ช่วยเพิ่มการกระเจิงและการสั่นพ้องของคลื่นอัลตราโซนิกความถี่เฉพาะ ส่งผลให้ส่วนปลายกลายเป็น "ไฮไลท์" ที่สว่างกว่าบนโซโนแกรมเมื่อเปรียบเทียบกับตัวเข็ม อีกวิธีหนึ่งคือการเคลือบบริเวณปลายเข็มด้วยการเคลือบแบบไล่ระดับที่มีฟองขนาดเล็กที่มีขนาดต่างกัน ทำให้เกิดเอฟเฟกต์ "เลนส์อะคูสติก" ซึ่งจะรวมพลังงานเสียงที่กระจัดกระจายไปยังทิศทางของโพรบได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

การออกแบบ "รูปแบบเกลียว" แบบมหภาคหรือ "แถบไม่ต่อเนื่อง" ของตัวเข็ม:บนพื้นผิวของตัวเข็ม นอกเหนือจากการเคลือบไมโครบับเบิ้ลแล้ว เรายังสร้างรูปแบบเกลียวตื้นๆ หรือร่องวงกลมที่ไม่ต่อเนื่องเป็นระยะๆ ผ่านทางเลเซอร์หรือกระบวนการรีดที่แม่นยำ โครงสร้างขนาดมหภาคเหล่านี้มีหน้าที่สองประการ ประการแรก พวกมันรบกวนความเรียบของแสงของพื้นผิวตัวเข็ม เพิ่มการสะท้อนแบบกระจายของคลื่นเสียง ช่วยให้เสียงก้องบางส่วนกลับไปยังโพรบได้แม้ในมุมเล็กๆ โดยยังคงรักษาการมองเห็นพื้นฐานของตัวเข็มไว้ ประการที่สอง รูปแบบหรือร่องเหล่านี้ก่อให้เกิดเสียงสะท้อน "วงแหวนกากบาท-" หรือ "จุด- คล้าย" ที่มีลักษณะเฉพาะบนภาพอัลตราซาวนด์ คล้ายกับเครื่องหมายบนไม้บรรทัด ซึ่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานระบุความลึกของการสอดเข็มได้

การออกแบบ "การไล่ระดับอิมพีแดนซ์อะคูสติก" ของการเคลือบ:เราควบคุมการกระจายความหนาแน่นของฟองอากาศขนาดเล็ก-ในการเคลือบเพื่อสร้างการไล่ระดับอิมพีแดนซ์ทางเสียงเล็กน้อยใกล้กับปลายใกล้เคียง (ใกล้กับผู้ปฏิบัติงาน) และปลายสุด (ใกล้กับปลายเข็ม) ของตัวเข็ม ความหนาแน่นที่ปลายใกล้เคียงจะลดลงเล็กน้อย ส่งผลให้เสียงสะท้อนอ่อนลงเล็กน้อย ที่ปลายสุด (โดยเฉพาะบริเวณปลายเข็ม) ความหนาแน่นจะสูงที่สุด ส่งผลให้เกิดเสียงสะท้อนที่แรงที่สุด การเปลี่ยนแปลงไล่ระดับสีนี้ให้สัญญาณทิศทางเพิ่มเติมในภาพอัลตราซาวนด์

กลไกการออกฤทธิ์:

กลไกหลักของการทำงานของมันคือการเข้ารหัสข้อมูลเชิงพื้นที่สามมิติ-ในภาพสอง- โดยการแนะนำตัวกระจายเสียงที่มีลักษณะเฉพาะ การปรับปรุงปลายเข็มช่วยให้สามารถถ่ายภาพ "ตำแหน่งสิ้นสุด" ได้ โครงสร้างจุลภาคที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้สัญญาณกระเจิงมีลักษณะเฉพาะ ทำให้แยกแยะได้ง่ายจากตัวเข็มและเนื้อเยื่อโดยรอบ เมื่อปลายเข็มสัมผัสกับเป้าหมาย คุณลักษณะเสียงก้องจะเปลี่ยนไป (เช่น ความสว่างที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันหรือการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง) ทำให้ผู้ปฏิบัติงานได้รับการยืนยันด้วยภาพนอกเหนือจากความรู้สึกสัมผัส โครงสร้างมหภาคของตัวเข็มและการไล่ระดับของสารเคลือบช่วยแก้ปัญหา "เส้นทางอยู่ตรงไหน" โครงสร้างต่างๆ เช่น รูปแบบเกลียวช่วยให้มั่นใจได้ว่าตัวเข็มจะไม่ "หายไป" โดยสิ้นเชิงในทุกมุม "คอลัมน์แสง" ที่มีเสียงสะท้อนสูง-อย่างต่อเนื่องที่ปรากฏบนภาพและรูปแบบที่เป็นลักษณะเฉพาะบนคอลัมน์เหล่านี้ทำให้เห็นโครงร่างวิถีทางตรงของตัวเข็มอย่างชัดเจน เมื่อรวมกับตำแหน่งเชิงพื้นที่ของโพรบอัลตราซาวนด์ ผู้ปฏิบัติงานจะสามารถสร้างการวางแนว มุม และความลึกของตัวเข็มในเนื้อเยื่อในสมองสามมิติขึ้นมาใหม่ได้อย่างแม่นยำ ทำให้เกิดการดำเนินการ "เหมือน- มุมมอง" อย่างแท้จริง

การตรวจสอบประสิทธิภาพ:

ในการจำลองการฝึกการเจาะหลอดเลือด อัตราความแม่นยำของผู้เข้ารับการฝึกอบรมในการตัดสินว่าปลายเข็มเข้าไปในโพรงหลอดเลือดหรือไม่ถึง 98% เมื่อใช้เข็มสะท้อนเสียง "double-zone Enhancement" ของเรา ในขณะที่มีเพียง 85% เมื่อใช้เข็มสะท้อนเสียงธรรมดา ในการวิจัยทางคลินิกของ-การปิดกั้นเส้นประสาทโดยใช้อัลตราซาวนด์ ผู้ปฏิบัติงานที่ใช้เข็มของเราสามารถสังเกตผลของ "การแยกน้ำ" ได้แม่นยำยิ่งขึ้น เมื่อปลายเข็มเข้าใกล้ปลอกประสาท และการติดตาม-แบบเรียลไทม์ของการแพร่กระจายของยาชาเฉพาะที่ก็ชัดเจนยิ่งขึ้น อัตราความสำเร็จของบล็อกเพิ่มขึ้น และเวลาดำเนินการลดลงโดยเฉลี่ย 25% การศึกษาในศูนย์หลายแห่ง-แสดงให้เห็นว่าในระยะการเจาะทะลุของการผ่าตัดไตผ่านผิวหนัง (PCNL) โดยใช้เข็มของเรา สัดส่วนของการเจาะกลีบเลี้ยงไตเป้าหมายที่ประสบความสำเร็จในคราวเดียวได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ และจำนวนการใช้รังสีเอ็กซ์-ด้วยรังสีฟลูออโรสโคปและปริมาณรังสีทั้งหมดระหว่างการผ่าตัดลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

กลยุทธ์และปรัชญาการวิจัยและพัฒนา:

เราเชื่อว่า: "สาระสำคัญของการนำทางด้วยอัลตราซาวนด์อยู่ที่การขยาย 'ตา' ของโพรบไปจนถึงปลายเข็ม" กลยุทธ์การวิจัยและพัฒนาของเราตั้งอยู่บนพื้นฐานของการคิดย้อนกลับ ไม่ใช่เริ่มจากวัสดุ แต่จากความต้องการด้านการรับรู้ทางสายตาของแพทย์ เราได้ศึกษาอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับภาระการรับรู้และปัญหาการตัดสินเชิงพื้นที่ที่ศัลยแพทย์เผชิญอยู่หน้าจออัลตราซาวนด์ จากนั้นจึงแก้ไขปัญหาโดยใช้ภาษาของวิศวกรรมเสียง สิ่งที่เราออกแบบไม่ใช่แค่เข็ม แต่เป็น "ระบบภาษาภาพ" ที่สมบูรณ์ ทำให้เข็มสามารถ "พูด" บนภาพได้ แจ้งให้ศัลยแพทย์ทราบตำแหน่ง ทิศทาง และสถานะของเข็มได้อย่างชัดเจน

แนวโน้มในอนาคต:

ในอนาคต เราจะสำรวจเทคโนโลยี "การถ่ายภาพแบบแอคทีฟ" และ "การกำหนดตำแหน่งเชิงพื้นที่" ที่เชื่อมโยงกับอุปกรณ์อัลตราซาวนด์ แนวทางการวิจัยประกอบด้วย: การพัฒนาตัวเข็มด้วยทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกขนาดเล็ก-ในตัวเพื่อให้ได้ภาพอัลตราซาวนด์ไปข้างหน้าจากปลายเข็ม ศึกษาการจับคู่วัสดุเคลือบกับลำดับการปล่อยของระบบอัลตราโซนิกเพื่อให้ได้ภาพที่มีความละเอียดสูงสุด-ภายใต้การกระตุ้นแบบเข้ารหัสเฉพาะ สำรวจการผสมผสานระหว่างเซ็นเซอร์ตำแหน่งแม่เหล็กไฟฟ้าหรือออปติคัลเพื่อวางพิกัดเชิงพื้นที่สามมิติ-ของตัวเข็มลงบนภาพอัลตราซาวนด์หรือแบบจำลองการสร้างใหม่สามมิติ-ในแบบเรียลไทม์ เพื่อให้บรรลุการนำทาง "ความเป็นจริงเสริม" ที่แท้จริง เป้าหมายของเราคือการทำให้เข็มสะท้อนเป็นโหนดนำทางที่ชาญฉลาดและโต้ตอบได้ในการผ่าตัดอัลตราซาวนด์แบบแทรกแซง แทนที่จะเป็นเพียงวัตถุที่ต้องสังเกต